第八章 柴油机燃油供给系统的构造和维修

3、缓燃期：C-D，D点为温 度最高:2000 ~ 2500K 燃气温度继续升高，燃 烧速度越来越慢。喷油 过程一般在缓燃期内结 束 4、后燃期：D-E 压力和温度均下降 对柴油机燃烧过程四个 阶段的要求应该总结为： 备燃期要短，速燃期要 缓，缓燃期要急，后燃 期要少。
可燃混合气的形成与燃烧的四个阶段
进气涡流的形成 a)切向进气道；b)螺旋进气道
挤压涡流的形式 a)挤压流动；b)膨胀流动；A-环形空间
燃烧 1、定义：当活塞到达上止点时，气缸盖和活塞顶组成的 室
密闭空间称为燃烧室。 2、分类：统一式燃烧室；分隔式燃烧室两大类。
直接喷射式燃烧室 （统一式燃烧室）
分隔式燃烧室
预燃室式燃烧室
ω型
球型
涡流室式燃烧室
（1）备燃期 从喷油开始→开始着火燃烧（燃烧始点）之间的曲轴 转角。 喷入气缸中的雾状柴油并不能马上着火燃烧，气缸中 的气体温度，虽然已高于柴油的自燃点，但柴油的温度不 能马上升高到自燃点，要经过一段物理和化学的准备过程 。也就是说，柴油在高温空气的影响下，吸收热量，温度 升高，逐层蒸发而形成油气，向四周扩散并与空气均匀混 合（物理变化）。 随着柴油温度升高，少量的柴油分子首先分解，并与 空气中的氧分子进行化学反映，具备着火条件而着火，形 成了火源中心，为燃烧作好了准备。这一时期很短，一般 仅为 0.0007 ～ 0.003 秒。
(2) 特点： a、喷孔的位臵和方向与燃烧室形状相适应，以 保证油雾直接喷射在球形燃烧室壁上。 b、喷射压力较高。 c、喷油头细长，喷孔小，加工精度高
2 、轴针式喷油器
（1）工作原理与孔式相同 （2）构造：针阀下端的密封锥面以下还向下 延伸出一个轴针，其形状有倒锥形和圆柱形， 轴针伸出喷孔外，使喷孔成为圆环状的狭缝。 一般只有一个喷孔,直径 1 ～ 3 毫米 ，喷油 压力较低 12～14MPa
1、孔式喷油器
适应于直接喷射燃烧室，孔数1～8个，孔径0.2～0.8 毫米
回油管
调压螺钉
锁紧螺帽
调压弹簧
喷油器体
进油管接头
缝隙滤芯
顶杆
针阀 油道 针阀体
螺套
精 密 偶 件
孔 式 喷 油 器 结 构
(1)工作过程： A喷油：当喷油泵开始供油时，高 压柴油从进油口进入喷油器体内，沿 油道进入喷油咀阀体环形槽内，再经 斜油道进入针阀体下面的高压油腔内 ，高压柴油作用在针阀锥面上，并产 生向上抬起针阀的作用力，当此力克 服了调压弹簧的预紧力后，针阀就向 上升起，打开喷油孔，柴油经喷油孔 喷入燃烧室。 B停油：当喷油泵停止供油时，高 压油腔内油压骤然下降，作用在喷油 器针阀的锥形承压面上的推力迅速下 降，在弹簧力的作用下，针阀迅速关 闭喷孔，停止喷油。
（4）后燃期Ⅳ
缓燃期以后的燃烧曲轴转角。 这一时期，虽然不喷油，但仍有一少部 分柴油没有燃烧完，随着活塞下行继续燃 烧。后燃期没有明显的界限，有时甚至延 长到排气冲程还在燃烧。后燃期放出的热 量不能充分利用来作功，很大一部分热量 将通过缸壁散至冷却水中，或随废气排出 ，使发动机过热，排气温度升高，造成发 动机动力性下降，经济性下降。 因此，要尽可能地缩短后燃期。
3、改善混合气形成的条件
1）过量供给空气。α般1.5-2.2以使柴油燃烧的比较 完全 2）较高的压缩比。压缩比15-22，以提高压缩行程 终了燃烧室内空气的压力和温度，促使柴油蒸发 3）较高的喷油压力。喷油压力至少10MP以上，可 达20-25MP，以利于柴油雾化
4）促使空气运动。利用进气涡流、挤压涡流等加 速空气与油雾的混合
对发动机工作四个阶段的要求：
燃烧过程中每一个阶段都有自己的特点，但又相 互关联。柴油机的经济性和动力性主要取决于速 燃期和缓燃期。但是为了使柴油机工作柔和平稳， 减少燃烧噪音，就应使着火延迟期（滞燃期）适 当缩短，这样才能使速燃期内燃烧稍有缓和，防 止压力升高率过高。另外为了提高经济性，减少 排气污染，应尽量减少补燃期的燃烧量。要实现 这一目的，必须使缓燃期尽快燃烧，让大部分燃 油在缓燃期烧掉，补燃期就不会拖延太长。
（3）特点： a、不喷油时针阀关闭喷孔，使高压油腔与燃烧 室隔开，燃烧气体不致冲入油腔内引起积炭堵塞。 b、喷孔直径较大，便于加工且不易堵塞。 c、针阀在油压达到一定压力时开启，供油停止 时，又在弹簧作用下立即关闭，因此，喷油开始 和停止都干脆利落，没有滴油现象。 d、不能满足对喷油质量有特殊要求的燃烧室的 需要。
2、供油提前角和喷油提前角
• 供油提前角: • 喷油泵开始供油时刻的曲柄位置与其转至 上止点位置时的曲轴转角 • 喷油提前角： • 喷油器开始喷油时刻的曲柄位置与其转至 上止点位置时的曲轴转角
柴油机的燃烧过程
1、备燃期：A-B 喷油始点A与燃烧始点B 之间的时间间隔。在此期 间，喷入气缸的雾状柴油 从气缸内的高温空气吸热、 蒸发、扩散，与空气混合。 2、速燃期：B-C 自B点起，火焰自火源向 四周迅速传播，燃烧的速 度迅速增加，急剧放热， 使燃烧室内的温度和压力 迅速上升，直至压力达到 C点所表示的最高值
分泵：每个气缸对应 一个分泵； 分泵组成：柱塞偶件 （柱塞和柱塞套）、 柱塞弹簧、弹簧下座、 出油阀偶件（出油阀 和出油阀座）、出油 阀弹簧
出油阀偶件
柱塞偶件
油量调节 机构
驱动机构
泵油机构工作原理： 柱塞在下止点时，柱塞上方工作腔内进油， 柱塞上移到柱塞顶端完全关闭进油孔时，进 油结束，工作腔内燃油受到压缩，油压升高。 当向上作用力超过出油阀弹簧预紧力时， 出油阀打开，燃油流向高压油管。 柱塞继续移动到柱塞上的油量控制槽上边 沿与进油孔相通时，油压下降，出油阀落座， 供油结束。
4、空气运动促进混合：使油粒分布得更均匀，最有效的措 施是使空气运动，多采用两种方法。
• （1）使进气产生涡流：利用弱涡流切向进气道或强涡流螺旋进气道， 可以在进气行程中使空气绕气缸轴线旋转运动。 • （2）产生挤压涡流：利用活塞顶部的特殊形状，在压缩过程中和膨 胀行程开始时，使空气在燃烧室中产生强烈的旋转运动，它存在于上 止点附近，持续时间较短。 转速愈高，涡流也愈强，气流对油束的吹散作用也愈大。此外， 空气涡流运动还可以加速火焰的传播，促使燃烧及早地结束。
（2）分隔式燃烧室
分隔式燃烧室由两部分组成。一部分位于活塞 顶与气缸盖底面之间，称主燃烧室；另一部 分是在气缸盖中称为副燃烧室。 常见类型： A、涡流室式燃烧室 B、预燃室式燃烧室
预燃室式燃烧室：
缸盖上有预燃室，占燃烧室总容积的 1/3 ，预燃室与主 燃室有通道，活塞为平顶。因为通道不是切向的，所以压缩 时不产生涡流。连通预燃室与主燃室的孔道直径较小，由于 节流作用产生压力差，使预燃室内形成紊流运动，油束大部 分射在预燃室的出口处，只有少部分与空气混合（出口处较 浓，而上部较稀），上部着火后，产生高压，已燃的和出口 处较浓的混合气一同高速喷入主燃烧室，在主燃烧室内产生 强烈的燃烧拢流运动，使大部分燃料在主燃烧室内混合和燃 烧。
（1）直接喷射式燃烧室 直接喷射式燃烧室是由凹顶活塞顶与气缸盖底 面所包围的空间组成，也称为统一式燃烧室。 分类（根据活塞顶面的形状不同）
ω型燃烧室
球形燃烧室
构造：缸盖底面是平的，活塞顶部 下凹（ω型，球型） ω型燃烧室： 柴油直接喷射在活塞顶的浅凹坑内 ，喷射的柴油雾化要好，而且要均匀 地分布在空气中。要求喷射压力高， 一般 17～22MPa ，要求雾化质量高， 因此，采用多孔喷咀，孔数一般为 6 ～12 个。 优点：形状简单，结构紧凑，燃烧 室与水套接触面积小，散热少，可减 少热损失，热效率高，经济性较好。 缺点：工作粗暴，喷射压力高，制 造困难。
喷油泵
1、喷油泵的功用与分类
喷油泵是柴油供给系中最重要的零件，它的性能和质量对 柴油机影响极大，被称为柴油机的“心脏”。 功用： 提高柴油压力，按照发动机的工作顺序，负荷大小，定时定 量地向喷油器输送高压柴油，且各缸供油压力均等。 要求： （ 1 ）泵油压力要保证喷射压力和雾化质量的要求。 （ 2 ）供油量应符合柴油机工作所需的精确数量。 （ 3 ）保证按柴油机的工作顺序，在规定的时间内准确供 油。 （ 4 ）供油量和供油时间可调正，并保证各缸供油均匀。 （ 5 ）供油规律应保证柴油燃烧完全。 （ 6 ）供油开始和结束，动作敏捷，断油干脆，避免滴油。
二、可燃混合气的形成与燃烧室
• 1、柴油燃烧的主要特点 （1）燃料的混合和燃烧是在气缸内进行的。 （2）混合与燃烧的时间很短0.0016～0.004秒 （气缸 内) （3）柴油粘度大，不易挥发，必须以雾状喷入。 （4）可燃混合气的形成和燃烧过程是同时、连续重 叠进行的，即边喷射，边混合，边燃烧。
燃烧室
喷油器 喷油泵 溢流阀 柴油滤清器 输油泵 油箱 限压阀
回油管
1）低压油路：从柴油箱到喷油泵入口，油压一般为 0.15～0.3MPa。 2）高压油路：从喷油泵到喷油器，油压在10MPa以上。 3）多余的燃油回流：输油泵的供油量比喷油泵的最 大喷油量大3～4倍，大量多余的燃油经喷油泵进油室 的一端限压阀和回油管流回输油泵的进口或直接流回 柴油箱。喷油器工作间隙漏泄的极少数柴油也经回油 管流回柴油箱。 4）柴油滤清器有粗细两种，一般粗滤器设在输油泵 之前，细滤器设在输油泵之后。 5）为保证各气缸供油的一致性，连接喷油泵和喷油 器的钢制高压油管的直径和长度是相等的。
类型： 车用柴油机的喷油泵按其工作原理不同可分 为柱塞式喷油泵、喷油泵- 喷油器和转子分 配式喷油泵（VE）三类。
柱塞式喷油泵的基本结构与工作原理
分泵
调速器
驱动轴 泵体 输油泵
(一) 柱塞型喷油泵的构造
组成：
泵体部分 分泵 油量调节机构 驱动机构
1.泵体部分 形式：整体式、可分开式。
2.分泵（泵油机构）
优缺点与涡流室燃烧室基本相同。
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预燃式室燃烧室图
喷油器
1、喷油器的功用和要求 功用：将喷油泵送来的高压柴油，以一定的射程和 分布面积以雾状形式喷入燃烧室，以利于混合气的 形成和燃烧。 要求：①一定的喷射压力和射程②良好的雾化性能 ③合适的喷射锥角④断油迅速，不发生滴漏 2、型式 型式：分为开式和闭式两种，目前采用的喷油器都 是闭式喷油器，按结构分有孔式和轴针式两种。 ★闭式喷油器：喷油器除喷射柴油的时刻外，喷油 器内部与柴油机燃烧室之间被喷油器的针阀隔断。
（2）速燃期Ⅱ 从燃烧开始→气缸内出现时最高压力之间的 曲轴转角。火源中心已经形成，已准备好了的混 合气迅速燃烧。 （3）缓燃期Ⅲ 从出现最高压力→出现最高温度之间的曲 轴转角。 这一阶段喷油器继续喷油，由于燃烧室内的 温度和压力都高，柴油的物理和化学准备时间很 短，几乎是边喷射边燃烧。但因为气缸中氧气减 少，废气增多，燃烧速度逐渐减慢，气缸容积增 大。所以气缸内压力略有下降，温度达到最高值 ，通常喷油器已结束喷油。
2、柴油机燃料供给系组成
（1）燃油供给装置:柴油箱、输油泵、低压 油管、柴油滤清器、喷油泵（包括调速 器）、高压油管、喷油器、回油管组成。 （2）空气供给装置:空气滤清器、进气管、 进气道组成。 （3）混合气形成装置:燃烧室。 （4）废气排出装置:排气道、排气管、排气 消声器组成。
3、供给系油路
球形燃烧室： 空气由缸盖螺旋形进气道以切线 方向进入气缸，绕气缸轴线作高速螺 旋转动，并一直延续到压缩行程。喷 油器沿气流运动的切线方向喷入柴油 ，使绝大部分柴油直接喷射在燃烧室 壁面上形成油膜。小部分柴油雾珠散 布在压缩空气中，并迅速蒸发燃烧， 形成火源。油膜一方面受灼热的燃烧 室壁面的加温，同时又受已燃柴油的 高温辐射，使柴油机逐层蒸发，与涡 流空气边混合边燃烧。 优点：工作柔和，噪音小，又叫 轻声发动机。 缺点：起动困难，螺旋形进气道 ，结构复杂，制造困难。
第一节 柴油机燃料供给系的构造和工作 原理
柴油 粘度较高，蒸发性差，自燃温度低，采用高压喷射 方法，在压缩行程接近终了时由喷油器以12～ 100MPa高压喷入气缸。
一、柴油机燃料供给系的功用和组成
1、 柴油机燃料供给系的功能 （1）贮存、过滤和输送燃料。 （2）根据柴油机的不同工况， 以一定的压 力及喷油质量将燃油定时、定量地喷人燃烧室， 迅速形成良好的混合气并燃烧。 （3）根据柴油机的负荷变化，调节供油量并 稳定柴油机转速。 （4）将燃烧后的废气从汽缸中导出并排人大 气中。